空中交通流量管理中地面等待策略問題的探討

摘 要：隨著我國經濟不斷的迅猛發展，國民收入不斷增加，人們外出公干旅游較之以往飛速增長，而選擇乘坐飛機作為交通工具的人群也日益增多。因此我國各大航空公司的飛機、航線數量都突飛猛進，但由于空中交通還有很多區域并沒有開放，這也客觀上導致經常出現航班延誤，是繼除天氣影響第二大航班延誤的重要原因。正因為如此，為緩解航班延誤問題，本文制作了一套空中交通流量管理模型。這套模型的原理是如果機場會因為天氣的原因而導致航班的延誤，這種情況是無法避免的。將各個機場的出發航班以及到達航班進行有效的管理，合理分配各個航班，這個模型可以有效的緩解航班延誤的問題。這個系統將國內5個最重要的樞紐機場的航班流通量的數據結合起來對模型進行了仿真計算。我們可以通過模擬得知，該模型會為航班提供調整策略，也會幫助航空部門制定相應的航班計劃，使策略更安全更有效，也因此能大幅度降低航班延誤的可能。

關鍵詞：空中交通流量 地面等待策略 探討

中圖分類號：V355.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0209-02

隨著我國目前的經濟騰飛和旅游業的蒸蒸日上，越來越多的人選擇了乘坐飛機出門，但往往經常遇到航班延誤，在2003年1月初，剛投入使用半年多的云南昆明長水機場就因為受惡劣天氣原因，導致約450架次航班被迫取消，約7600名旅客滯留。這也是目前航班經常出現延誤的一個明顯縮影。也正因為如此，飛機航班的延時會給乘客造成不同程度的影響與不便利與此同時，給航空公司的經濟帶來了極大的影響。甚至會損害了航空公司和機場的聲譽。更為重要的是，因為航班延誤帶來的安全隱患，也為機場及飛行領域造成很多不確定因素。正因如此，空中交通流量的管理對于民航管理有一定的保證，也給航空公司的管理帶提供了基本的保障。

本文使用一種新型的地面等待管理的模型來試圖降低航班延誤縮出現的問題。這種方案采用不同于現今的技術，使地方等待、合理規范時間、優化了航班的原始方案，使效率有了很大程度的提高。

1 等待策略

在無法擴建機場跑道或無法更新空管設備等增加機場承載量的手段下，那么就需要研究有效的空中交通流量管理（ATFM）的方案來試圖降低延誤損失。目前空中交通流量管理（ATFM）主要采用減少空中交通堵塞方法是采取地面等待策略也就是在機場營運高峰時期有目的讓部分的乘客在機場進行等候，這樣的延遲可以簡單的避免空中的堵塞。有很大的原因是因為知道航班出現了不能改變的延遲。那就讓航班在地面延遲，這樣相比在空中延遲要安全的多，同時也更經濟。不能只考慮一個機場，而是要考慮整個機場的網絡，在通過如通信、天氣預報等方面了解到機場各個節點的承載量情況，在航班起飛之前就可以協調航班在機場的起降，這樣能大大的有效減緩堵塞情況的發生，從而將航班的調度進行最大限度的優化。這種地面等待策略已經在國外實行很多年了。

2 關于等待模型的具體特點

2.1 模型實施的基本保證

（1）本模型不考慮隨機因素的影響，默認航班在執行飛行過程中所花費的時間確定。至于現實中因為機械、人員、天氣等原因造成的飛行時間不確定不在本模型考慮范圍之內。

（2）本模型忽略不計航班飛行路線中的承載量限制，只對機場起飛以及降落的承載量進行限制。在我國，仍然在航路管理體制上存在問題，這也導致了在航路個管制區域中的承載量太過于復雜，這就將很多不確定因素帶入到了模型的求解當中。在現實中，很多時候都是因為機場到原因造成了航班的延誤，而航線等因素的影響相對較小。

（3）空中等待問題是在模型中默認成為不存在的。在航空飛行中，地面等待的成本大大的低于空城等待所需要的成本。在將花費最小化的函數作為目標的模型中，空中延誤是不被考慮的。所以在本模型對空中等待這一參數是要進行忽略的。

（4）這個模型假設所有的機場的承載量能夠完全的提供所有航班在合理的延遲的時間內保證飛行。在一般情況下，在交通的高峰時期之后的機場擁有的承載量是要遠遠的大于飛行的需求量的。

2.2 模型的具體特點如下

在我們國家，有相當多的一部分機場關于地面等待這方面問題的研究中，通常會假設機場的起飛的承載量是無窮多的，所以就只是想了到達額承載量。但在實際運營中，國內多數機場往往只有一條跑道，所有客機的起飛和降落都使用這一條跑道，跑道承載的壓力十分巨大。但也有兩條跑道的機場時不多的，一些國際機場會擁有兩條跑道，也有少數機場會有雙跑道。但是這兩條跑道并不是單獨運行的，所以起飛和到達的承載量必須要相互進行制約。所以這個模型對機場的起飛承載量和到達承載量進行了充分的考慮，在此之外，模型還對航班的連續航程對延誤帶來的累積效應進行了進一步的考慮。

2.3 目標函數

模型定義變量xf，t和yf，t，分別表示航班f在第t時間段之前到達或出發為1，否則值為0。其中f∈F，F為航班集合；t∈T為時間段集合。xf，t和yf，t都是步進變量。

模型的目標是機場地面等待時間最小化。

為了能更好的協調機場地面等待的時間，根據實際情況，對機場集合Z中的機場z設定不同的優先級別。因此，在模型的目標函數里加入機場地面等待系數kz， kz∈[0，1]。kz的取值越接近1，那么機場的優先級越高，因此就可以判斷出機場的延誤時間。

目標函數因此變為：{kz[t（yt-y，t-1）-Df]} （2）

其中是z機場出發的航班集合。因此，當kz取值為1時，式（2）與式（1）相同。

2.4 約束條件

步進變量定義：

3 結語

我國的航天航空的分布都不是特別的均勻，在一些比較發達的城市擁有了很大一部分的承載能力。本文結合了較發達的幾個城市的機場的數據進行了分析，并且運用到模型中進行了仿真的測試，但是由于對機場相關的節點并沒有一定的限制，所以檢驗的結果有一定的片面性。

參考文獻

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